专利名称：：电池组件的制作方法
技术领域：
：本发明涉及由多个单元电池层叠形成的电池组件。
背景技术：
：例如在日本专利早期公开No.2000-311718、2004-171954和2005-011658中，己经提出了各种类型的由多个电池单元依次层叠形成的传统二次电池。这种二次电池具有设置在相对的两端的集电极以及设置在集电极上的与配线(wire)连接的端子。为了将如上所述构造的多个二次电池彼此平行连接，可以采用以下方法层叠所述多个二次电池并在其间插入绝缘膜，以使各端子彼此平行连接。然而，当二次电池以上述方式层叠时，其间布置有绝缘膜的相邻二次电池的端子相互靠近，因此这些端子可能彼此接触。此外，由于相邻的两个二次电池之间都设置有绝缘膜，因此电池组件变厚，这需要更多的空间来安装电池组件。当多个二次电池彼此平行连接时，必须将配线与多个端子连接，如果每个端子都需要与配线连接，则布线将变得十分复杂。
发明内容本发明就是为了解决上述问题，其目的是提供一种通过将多个二次电池平行连接而形成的电池组件，本发明可以确保各端子间存在足够的距离，能够形成本身紧凑的电池组件，并能以简单方式来连接配线与端子。本发明的一个方面提供了一种由多个二次电池层叠形成的电池组件，该二次电池通过导电膜将单元电池层叠形成，该单元电池具有正电极和负电极，该电池组件包括多个二次电池中的彼此相邻层叠的第一和第二二次电池；设置在第一二次电池与第二二次电池之间的板状第一集电极，用于将第一二次电池与第二二次电池电连接；极性不同于第一集电极的第二集电极，第二集电极设置在与第一二次电池的其上形成有第一集电极的表面相对的表面上；设置在第一集电极上并与第一导电构件连接的第一端子部；和设置在第二集电极上并与第二导电构件连接的第二端子部。第一端子部和第二端子部在第一和第二集电极的主表面方向上交错布置。优选地，该电池组件包括依次层叠的多个第一和第二二次电池；多个第一和第二集电极；和多个第一和第二端子部。第一端子部在第一和第二二次电池的层叠方向上彼此重叠，第二端子部在该层叠方向上彼此重叠。优选地，该电池组件还包括形成于第一集电极的第一切除部；形成于第二集电极的第二切除部；形成在第一端子部上并与第一导电构件连接的第一连接部；和形成在第二端子部上并与第二导电构件连接的第二连接部。第一切除部在第二连接部的层叠方向上定位，第二切除部在第一连接部的层叠方向上定位。在本发明的电池组件中，在层叠方向上彼此相邻的二次电池共用第一集电极。因此，可以减少端子总数。此外，由于第一端子部和第二端子部交错布置，因此可以通过以下方法容易地布线将第一配线与第一端子部的未与第二端子部重叠的部分连接，并将第二配线与第二端子部的未与第一端子部重叠的部分连接。另外，在层叠方向上彼此相邻的单元电池共用集电极，因此可以降低电池组件的厚度。此外，由于二次电池定位在端子部之间，可以防止端子部彼此接触。图1为根据一种实施方式的电池组件的透视图；图2为沿图1的II-II线的剖视图3为根据该实施方式的电池组件的第一种改进的透视图；图4为根据该实施方式的电池组件的第二种改进的透视图；图5为通过将根据该实施方式的电池组件装入外壳而形成的电池组的透视图6为通过将第二种改进的电池组件装入外壳而形成的电池组的透视图7为其中安装了根据该实施方式的电池组件的车辆的剖视图。具体实施例方式下面将参照图l-7描述根据实施方式1的电池组件100。图1为根据该实施方式的电池组件100的透视图，图2为沿图1的II-II线的剖视图。参见图1，多个双极性二次电池(二次电池)4、多个板状负极集电极(第一集电板)21和多个板状正极集电极(第二集电板)23层叠形成组件。参见图2，双极性电池4通过顺次层叠多个电极片(单元电池)25和设置在电极片25之间的集电箔29形成。每个电极片25的层叠方向与双极性二次电池4的层叠方向相同，即为电池组件100的厚度方向。电极片25包括形成为板状的电解质层27、形成在电解质层27的一个主表面(第一主表面)27a上的负极活性材料层26和形成在电解质层27的另一个主表面(第二主表面)27b上的正极活性材料层28。电极片25依次彼此层叠，集电箔29介于其间。多个双极性二次电池4依次层叠，负极集电极21或正极集电极23介于其间。负极和正极集电极21和23设置在双极性二次电池4之间并且位于电池组件100两端。在设置在电池组件100—端的负极集电极21的主表面上，在层叠方向上相邻地形成双极性二次电池4的负极活性材料层26;在形成在另一端的正极集电极23的主表面上，在层叠方向上相邻地形成双极性二次电池4的正极活性材料层28。参见图1，作为示例，在多个双极性二次电池4之中，在双极性二次电池(第一二次电池)4A与双极性二次电池4B之间形成负极集电极(第一集电极)21。在与其上设置有负极集电极21的双极性电池4A的表面相对的双极性电池4A的表面上，设置正极集电极(第二集电极)23。其间具有正极集电极23的相邻双极性二次电池4被设置成使得图2所示的正极活性材料层(正极)28彼此相对定位，并且在正极集电极23的上下表面上相邻双极性二次电池4的正极活性材料层28被连接。此外，其间具有负极集电极21的相邻双极性二次电池4被设置成使得负极活性材料层26彼此相对定位，并且在负极集电极21的上下表面上相邻双极性二次电池4的负极活性材料层26被连接。具体地，通过负极集电极21和正极集电极23来连接彼此平行的多个双极性二次电池4，由此形成电池组件100。此外，位于正极集电极23或负极集电极21在层叠方向上相对侧的双极性二次电池4共用相应的正极集电极23或负极集电极21。因此，与由多个双极性二次电池依次层叠(绝缘膜介于其间)形成的常规电池组件相比，该绝缘膜变为多余，并且由于相邻的二次电池共用集电极，因此电池组件100本身可以紧凑地制造。参见图1，负极集电极21具有与配线(第一配线)Ul连接的端子部Tl。端子部(第一端子部)Tl从每个双极性电池4向外突出，并且在端子部Tl上形成连接孔(接触孔)al以与配线Ul接触。配线Ul和U2用于从电池组件100到外部放电或对电池组件100充电，并且例如将电池组件100与PCU(功率控制单元)连接。此外，正极集电极23还具有与配线(第二导电构件)U2连接的端子部(第二端子部)T2。配线Ul和U2不限于引线，还可以是任何导电构件，例如金属插脚(metalpin)。形成的端子部T2从每个双极性电池4的端面向外突出。在端子部T2上形成连接配线U2的连接孔bl。双极性二次电池4定位在端子部Tl与T2之间，从而防止端子部Tl与T2接触。另外，端子部Tl和T2在正极集电极23或负极集电极21的主表面方向上交错布置。因此，连接孔al可以形成在端子部Tl的远离端子部T2的位置上，连接孔bl可以形成在端子部T2的远离端子部Tl的位置上。因此，可以容易地将配线Ul和U2与连接孔al和bl连接。端子部Tl在层叠方向上重叠布置，并且形成在端子部Tl中的连接孔al也在层叠方向上对齐。因此，通过将配线Ul穿过在层叠方向上布置的每个连接孔al，可以容易地连接所有的负极集电极21。而且，端子部T2也可以在层叠方向上重叠布置，并且连接孔bl也在层叠方向上对齐。因此，通过将配线U2穿过在层叠方向上布置的每个连接孔M，可以容易地连接所有的正极集电极23。图3是根据实施方式的电池组件100的第一种改进的透视图。如图3所示，端子部Tl和T2在负极集电极21和正极集电极23的主表面方向上交错布置，这可以包括端子部T1和T2在层叠方向上部分重叠的布置。端子部Tl和T2可以在层叠方向上部分重叠，前提是端子部Tl上连接孔al所处的部分与端子部T2隔开不重叠，并且端子部T2上连接孔bl所处的部分与端子部Tl隔开不重叠。图4是电池组件100的第二种改进的透视图。如图4所示，端子部T1和T2在负极集电极21和正极集电极23的主表面方向上交错布置，这可以包括端子部Tl和T2设置在电池组件100不同侧的布置。如图所示，端子T1和T2以交错方式层叠布置。参见图1，在包围电池组件100本体的各面中，端子部T1和T2布置在一个侧面，因此电池组件100本体的其它侧面上可布置其它构件。因此，可以减少死区。此外，配线U1和U2可从电池组件100的一个侧面引出，从而有利于配线Ul和U2的布线。在负极集电极21的与端子部Tl相邻的部分形成切除部40。在切除部40的层叠方向上定位正极集电极23的端子部T2。在正极集电极23的与端子部T2相邻的部分形成切除部41。在切除部41的层叠方向上定位负极集电极21的端子部T1。因此，即使端子部T1和T2弯曲，也能防止端子部T1和T2接触。端子部(第一端子部)Tl与负极集电极21整体地形成，端子部T2与正极集电极23整体地形成。端子部T1和T2分别与集电极21和23整体地形成。因此，相比于端子部Tl和T2与负极集电极21和正极集电极23单独形成然后再焊接在一起，可以确保更高的电导率并且可以减少部件数量。参见图2，形成电极片25的电解质层27是具有离子传导性的材料层。电解质层27可以是固体电解质或凝胶电解质。电解质层27的插入可使离子在正极活性材料层28与负极活性材料层26之间平稳传导，改善双极性二次电池4的输出。双极性电极30由设置在每个电极片25上的集电箔29、通过溅射形成在集电箔29的一个主表面29b上的正极活性材料层28和形成在另一个表面29a上的负极活性材料层26形成。接下来将详细描述形成双极性二次电池4的每个构件。集电箔29例如由铝形成。因而，即使集电箔29表面上设置的活性材料层包含固体聚合物电解质，也可以确保集电箔29的机械强度足够。可以通过在除铝以外的金属上涂覆铝来形成集电箔29，所述金属例如是铜、钛、镍、不锈钢(SUS)或这些金属的合金。正极活性材料层28包括正极活性材料和固体聚合物电解质。正极活性材料层28可以包括用于改善离子传导性的辅助电解质(锂盐)、用于改善电子传导性的导电助剂、作为用于调节浆液粘度的溶剂的NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)、作为聚合引发剂的AIBN(偶氮二异丁腈)等。作为正极活性材料，可以使用锂离子二次电池中常用的锂和过渡金属的复合氧化物。正极活性材料的示例可以包括Li/Co基复合氧化物，例如LiCo02;Li/Ni基复合氧化物，例如LiNi02;Li/Mn基复合氧化物，例如尖晶石LiMn204;Li/Fe基复合材料，例如LiFe02。其它示例是过渡金属和锂的磷酸盐化合物或硫酸盐化合物，例如LiFeP04;过渡金属的氧化物或硫化物，例如V205、Mn02、TiS2、MoS2和Mo03;Pb02、AgO、NiOOH等。固体聚合物电解质并无具体限制，其可以是任何离子传导聚合物。例如，可以使用聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)或其共聚物。这样的聚环氧烷类聚合物容易溶解诸如LiBF4、LiPF6、LiN(S02CF3)2或LiN(S02C2Fs)2之类的锂盐。正极活性材料层28和负极活性材料层26中的至少一个包含固体聚合物电解质。更优选地，正极活性材料层28和负极活性材料层26均包含固体聚合物电解质。作为辅助电解质，可以使用Li(C2F5S02)2N、LiBF4、LiPF6、LiN(S02C2F5)2或其混合物。作为导电助剂，可以使用乙炔黑、碳黑、石墨负极活性材料层26包括负极活性材料和固体聚合物电解质。负极活性材料层可以包含用于改善离子传导性的辅助电解质(锂盐)、用于改善电子传导性的导电助剂、作为用于调节浆液粘度的溶剂的NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)、作为聚合引发剂的AIBN(偶氮二异丁腈)等。作为负极活性材料，可以使用锂离子二次电池中常用的材料。然而，如果使用固体电解质，则优选使用碳或锂和金属氧化物或金属的复合氧化物作为负极活性材料。更优选地，负极活性材料由碳或锂和过渡金属的复合氧化物形成。更优选地，过渡金属为钛。具体而言，更优选负极活性材料由氧化钛或钛和锂的复合氧化物形成。作为形成电解质层27的固体电解质，例如可以使用固体聚合物电解质，如聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)或其共聚物。固体电解质包含用于确保离子传导性的辅助电解质(锂盐)。作为辅助盐，可以使用LiBF4、LiPF6、LiN(S02CF3)2、LiN(S02C2Fs)2或其混合物。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>正极活性材料层28、负极活性材料层26和电解质层27所用材料的具体示例列于表1-3。表1示出了电解质层27为有机固体电解质时的具体示例，表2示出了电解质层27为无机固体电解质时的具体示例，表3示出了电解质层27为凝胶电解质时的具体示例。在大多数情况下，二次电池中使用的电解质是液体。例如，在铅蓄电池中，使用稀硫酸作为电解液。正极集电极23和负极集电极21具有一定的强度。在本实施方式中，多个双极性二次电池4中的每一个都定位在正极集电极23与负极集电极21之间。当正极集电极23和负极集电极21定位在双极性二次电池4之间时，可以消除正极集电极23与双极性二次电池4之间的空间或负极集电极21与双极性二次电池4之间的空间。因此，可以确保电池组件100的强度。图5为通过将根据本实施方式的电池组件装入外壳101而形成的电池组120的透视图。如图5所示，电池组件100的本体被置于外壳101中，而端子部Tl和T2从外壳101向外突出。图6为通过将图4所示的第二种改进的电池组件100装入外壳101而形成的电池组120的透视图。图7为其中安装了根据本实施方式的电池组件100的车辆的剖视示意图。参见图7，例如，车辆是使用可充电电源作为功率源的电动车辆或者是使用内燃机(例如汽油发动机或柴油发动机)和可充电电源作为功率源的混合动力车辆。安装图l所示的电池组件作为这种车辆的功率源。在车辆l的乘客空间(车辆内部)50中，设置前座12和后座6。在乘客空间50中，包括图1所示的电池组件100的电池组120设置在前座12下方。电池组120被设置在前座12与底面200间的外罩5包围。与车辆1的其它部分相比，前座12下方的空间更易于安置电池组120。通常，车辆本体由在撞车时塌縮的部分和不塌縮而保护车内人员的部分构成。具体地，通过将电池组120设置在前座12下方，可以在车辆本体受到剧烈撞击时保护该电池组件抵御震动。尽管上文详细阐述了本发明，但应当清楚地理解，上述实施方式仅为说明性示例而无意于限制本发明，本发明的范围仅由权利要求的术语确定。工业实用性本发明适用于由多个二次电池层叠形成的电池组件，该二次电池由具有正负电极的单元电池通过介于其间的导电膜层叠形成。权利要求1.一种由多个二次电池(4)层叠形成的电池组件，所述二次电池(4)通过导电膜(29)将单元电池(25)层叠形成，所述单元电池(25)具有正电极和负电极，所述电池组件包括所述多个二次电池(4)中的彼此相邻层叠的第一和第二二次电池(4A，4B)；设置在所述第一二次电池(4A)与所述第二二次电池(4B)之间的板状第一集电极(21)，用于将所述第一二次电池(4A)与所述第二二次电池(4B)电连接；极性不同于所述第一集电极(21)的第二集电极(23)，所述第二集电极(23)设置在与所述第一二次电池(4A)的其上形成有所述第一集电极的表面相对的表面上；设置在所述第一集电极(21)上并与第一导电构件(U1)连接的第一端子部(T1)；和设置在所述第二集电极(23)上并与第二导电构件连接的第二端子部(T2)；其中所述第一端子部(T1)和所述第二端子部(T2)在所述第一和第二集电极(21，23)的主表面方向上交错布置。2.如权利要求1的电池组件，包括依次层叠的多个所述第一和第二二次电池(4A，4B);多个所述第一和第二集电极(21，23);和多个所述第一和第二端子部(Tl，T2);其中所述第一端子部(Tl)在所述第一和第二二次电池(4A，4B)的层叠方向上彼此重叠，并且所述第二端子部(T2)在所述层叠方向上彼此重3.如权利要求2的电池组件，还包括形成于所述第一集电极(21)的第一切除部(40);形成于所述第二集电极(23)的第二切除部(41);形成在所述第一端子部(Tl)上并与所述第一导电构件(Ul)连接的第一连接部(al);和形成在所述第二端子部(T2)上并与所述第二导电构件连接的第二连接部(bl);g巾所述第一切除部(40)在所述第二连接部(bl)的所述层叠方向上定位，并且所述第二切除部(41)在所述第一连接部(al)的所述层叠方向上定位。全文摘要一种电池组件，包括设置在第一二次电池(4A)与第二二次电池(4B)之间的板状第一集电极(21)，用于将所述第一二次电池(4A)与所述第二二次电池(4B)电连接；极性不同于所述第一集电极(21)的第二集电极(23)，所述第二集电极(23)设置在与所述第一二次电池(4A)的其上形成有所述第一集电极的表面相对的表面上；设置在所述第一集电极上并与第一导电构件(U1)连接的第一端子部(T1)；和设置在所述第二集电极上并与第二导电构件(U2)连接的第二端子部(T2)；其中所述第一端子部(T1)和所述第二端子部(T2)在层叠向上交错布置。文档编号H01M10/04GK101490892SQ200780027330公开日2009年7月22日申请日期2007年6月25日优先权日2006年7月19日发明者中村好志申请人:丰田自动车株式会社